-
SVEUČILIŠTE U ZAGREBUPRIRODOSLOVNO-MATEMATIČKI FAKULTET
BIOLOŠKI ODSJEK
Uloga mikrofaune u procjeni kvalitete aktivnog mulja
Microfauna role in assessing the quality of activated sludge
Maja Duić Sertić
Znanosti o okolišu
Environmental sciences
Mentor: Doc.dr.sc. Maria Špoljar
Zagreb, 2012.
-
Sadržaj:
1. Uvod
.............................................................................................................................Error!
Bookmark not defined. - 2
1.1. Mikroorganizmi aktivnog mulja
..........................................................
............................. 3 - 4
2. Stupnjevi pročišćavanja otpadnih voda
................................................................. 5
– 10
2.1. Pročiščivaći otpadnih voda u Hrvatskoj
........................................................................8
– 92.1.1. Centralni uređaj za pročišćavanje otpadnih voda grada
Zagreba–CUPOVZ ........10
3. Mikrofauna aktivnog mulja
..................................................................................
11 – 16
3.1. Protozoa
........................................................................................................................
11 – 14
3.2. Metazoa
........................................................................................................................
15 – 16
4. Procjena kvalitete aktivnog mulja temeljem analize biotičke
komponente imikrofaune
.....................................................................................................................
17 – 19
5. Literatura
...............................................................................................................
20 – 21
6. Sažetak
............................................................................................................................
22
7. Summary
.......................................................................................................................
23
-
1
1. Uvod
Sustav javne odvodnje, osim otpadnih komunalnih voda, najčešće
prikuplja i
oborinske vode koje ispiru i unose onečišćenja s prometnica i
okolnoga poljoprivrednoga i
drugoga zemljišta, kao i dio pročišćenih ili nepročišćenih
industrijskih otpadnih voda te ih
odvodi do uređaja za pročišćavanje ili ih ispušta direktno u
vodotok ili more bez
pročišćavanja. U posljednje se vrijeme postavljaju sve veći
zahtjevi zaštite okoliša, posebno
za pročišćavanje otpadnih voda, jer su nepročišćene otpadne vode
značajan zagađivač
vodotokova i podzemnih voda. Pročišćavanjem otpadnih voda
smanjuje se opasnost od
onečišćenja okoliša kao i zdravlja ljudi. Biološki pročišćivači
(BP) pripadaju skupini
modernih sustava za pročišćavanje otpadnih voda. Biološki
postupci na uređajima za biološko
pročišćavanje otpadnih voda slični su procesima samoočišćenja
(autopurifikacije) u prirodnim
vodama, razlika je u tome što se biološki postupci zasnivaju na
većoj ili manjoj kontroli rasta i
razvoja mikroflore te se čitav postupak odvija u ograničenim
prostorima, u kraćem vremenu i
uz kontrolu čimbenika koji utječu na odvijanje postupka
(Tedeschi, 1997).
Pročišćavanje otpadne vode kod klasičnih oblika bioloških
pročišćivača bazira se na
prirodnim postupcima uz osiguranje dovoljnih količina kisika za
održanje aerobnih uvjeta. Uz
oksidaciju organske tvari i dušičnih i fosfornih spojeva,
biološki pročišćivači su uspješni i u
uklanjanju suspendirane tvari i patogenih mikroorganizama
(http://www.webgradnja.hr).
Povijesno gledano, prvi biološki pročišćivači otpadnih voda na
principu aktivnog
mulja, primjenjuju se od 1914. godine, pod pretpostavkom da
mikroorganizmi prilagođeni
životu u aeracijskom spremniku povećavaju učinkovitost
pročišćavanja. U posljednjih
nekoliko desetljeća su se razvili moderniji oblici bioloških
pročišćivača znatno veće
učinkovitosti. Aktivni mulj je naziv za biološki aktivnu biomasu
aerobne mikroflore,
suspendirane u otpadnoj vodi u obliku flokula, pri čemu se u
flokulama osim živih i aktivnih
mikroorganizama nalaze i mrtve stanice, kao i organske
(biorazgradiva i bionerazgradiva) i
anorganske tvari iz otpadnih voda koje se pročišćavaju
(http://www.scribd.com).
Aktivni mulj formira se međusobnim povezivanjem bakterija,
kvasaca, algi, protozoa i
metazoa sa suspendiranim česticama u veće ili manje nakupine
nazvane flokule ili pahuljice.
Unutar flokula nije ujednačen raspored mikroorganizama. U
površinskom sloju zastupljeni su
mikroorganizmi koji koriste više kisika za razgradnju tvari u
otpadnoj vodi, dok se u
unutrašnjosti flokula nalaze mikroorganizmi koji razgrađuju
produkte razgradnje
mikroorganizama iz površinskog sloja i koriste manje kisika
(http://www.engitech.com).
-
2
Struktura flokule aktivnog mulja, prikazana na slici 1., temelji
se na kombinaciji
bakterija štapićastog oblika vrste Zooglea ramigera, nitastih
bakterija, drugih oblika bakterija
i mikrozoo-komponente. Nitaste bakterije s vrstom Z. ramigera
čine srž flokule i pripijaju se
čvrsto uz česticu organske tvari. Organska tvar kao i bakterije
drugih oblika zaustavljaju se
između filamenata nitastih bakterija i sudjeluju u gradnji
flokule. Ravnoteža između oba
oblika bakterija daje najbolji (kuglasti ili sferični) oblik
flokule, koja brzo sedimentira
(Tedeschi, 1997).
Slika 1. Prikaz strukture flokule aktivnog mulja
(http://web.deu.edu.tr)
Glavno načelo aktivnog mulja je mikrobiološki rast flokularnih
struktura, stoga
učinkovitost sustava ovisi o fizičkim i biološkim obilježjima
flokula (Ghanizadeh i
Sarrafpour, 2001). Biota prisutna u aktivnom mulju, iz uređaja
za pročišćavanje otpadnih
voda, uglavnom se sastoji od bakterija, protozoa i metazoa.
Protozoa i metazoa važni su
organizmi mikroskopske veličine (mikroorganizmi) koji sudjeluju
u ravnoteži ekosustava
prilikom pročišćavanje otpadnih voda. Zbog svoje osjetljivosti
na fizičke i kemijske promjene
koriste se kao indikatori promjena u sustavu (Amaral i sur.,
2004) i ) i bit će posebno
obrađivani u poglavlju 1.1. Mikroorganizmi aktivnog mulja.
-
3
1.1. Mikroorganizmi aktivnog mulja
Najvažniji i najzastupljeniji mikroorganizmi aktivnog mulja su
bakterije, ali važnu
ulogu u pročišćavanju aktivnim muljem imaju i druge skupine
mikroskopski sitnih
organizama poput kvasaca, algi, protozoa i metazoa. Relativan
broj mikroorganizama te
njihova uloga u razgradnji organskog materijala u pročišćavanju
otpadnih voda prikazana je
na slici 2.
Slika 2. Najvažniji organizmi u razgradnji organske tvari su:
bakterije (1),
Phytoflagelata (2), Zooflagelata (3), amebe (Sarcodina) (4),
slobodno plivajući
trepetljikaši (Ciliata) (5), vezani trepetljikaši (Ciliata) (6),
sisarci (Suctoria) (7),
metazoa – najviše kolnjaci (Rotifera) (8)
Djelovanje pojedinačnih mikroorganizama uvijek se udružuje, kako
u prirodi tako i u
uređajima za biološko pročišćavanje otpadnih voda. Veliki broj
stanica istih ili različitih vrsta
djeluju u istom smislu, tj. svi zajedno sudjeluju u razgradnji
organskog materijala u otpadnim
vodama. Biološka aktivnost mikroorganizama ovisi o više
parametara kao što su temperatura,
pH-vrijednost, količina toksičnih tvari, koncentracija
otopljenog kisika u vodi i sl.
-
4
Ovisno o potrebi za kisikom ili ugljik (IV) oksidom dijelimo ih
na :
aerobne mikroorganizme – iz otpadne vode upotrebljavaju
otopljene sastojke kao izvore
energije i ugljika prevodeći ih uz otopljeni atmosferski kisik u
mikrobnu biomasu i
jednostavne produkte kao što su ugljik (IV) oksid, voda i
amonijak (neophodan je unos kisika
prozračivanjem). Anaerobne mikroorganizme – imaju potrebu za
ugljik (IV) oksidom.
Sastojke iz otpadne vode provode u plinovite produkte, kao što
su metan, sumporovodik,
ugljik (IV) oksid i vodik uz nastajanje neznate količine
mikrobne biomase (smatra se da kisik
djeluje toksično na njihov rast; metanogene kulture).
Najveću biokemijsku aktivnost imaju bakterije, zbog brzog rasta
i raznolikog
enzimskog potencijala. Bakterije koje su prisutne u aktivnom
mulju ovise o vrsti otpadnih
voda koje se pročišćavaju, te o nizu ekoloških čimbenika kao što
su pH, temperatura, količina
otopljenih hranjivih tvari i kisika i sl. Većina izoliranih
bakterija iz aktivnog mulja čine Gram-
negativne vrste, ali ima i nitrifikacijskih i filamentoznih
vrsta (Pseudomonas, Zooglea,
Flavobacterium, Nocardia, Nitrobacte ,Sphaerottius,
Micrococcus).
Kvasci i gljive razvijaju se u aktivnoim mulju kada je pH
-
5
2. Stupnjevi pročišćavanja otpadnih voda
Otpadne vode prije ispuštanja u prijemnike, najčešće rijeke,
uvijek je neophodno
pročistiti, kako bi se iz njih uklonile plivajuće, lebdeće i
otopljene tvari te koloidi, do onih
količina ili koncentracija u kojima pročišćene otpadne vode
ispuštene u prijemnike nisu
opasne za život i ljudsko zdravlje i ne uzrokuju neželjene
promjene u okolišu. Otpadne vode
predstavljaju mješavinu vodom nošenih onečišćenja, svojstva ovih
voda bitno ovise o
njihovom porijeklu (kućanske, industrijske,oborinske vode).
Pročišćavanje voda obavlja se
primjenom fizikalnih radnji (operacija), kemijskim i biološkim
postupcima (procesima). Da bi
se iz vode uklonile otpadne tvari, primjenjuju se različiti
postupci i radnje na uređajima za
pročišćavanje. Najčešće primjenjivani postupci i radnje za
uklanjanje otpadnih tvari iz vode
navedeni su u tablici 1.
Tablica 1. Radnje i postupci za uklanjanje nekih
onečišćivača
(Tedeschi,1997).
Do kraja 80-tih godina prošlog stoljeća, za pročišćavanje
otpadnih voda korištena su
tehnološka rješenja primjenom aktivnog mulja – klasični biološki
postupci. U novije vrijeme
koriste se uz konvencionalno mehaničko – biološke postupke sa
aktivnim muljem i sekventni
bazenski reaktor (SBR). Temelji se na sekvencama – punjenje,
reakcija, taloženje i
dekantiranje, te biomembranski postupci obrade komunalnih
otpadnih voda. SBR je varijanta
konvencionalnog postupka pročišćavanja aktivnim muljem. Za
razliku od protočnog
postupka, ovdje se biološko pročišćavanje i sedimentacija,
odvija u jednom te istom prostoru,
odnosno reaktoru te se prostorno razdvajanje bioloških postupaka
pročišćavanja i
sedimentacije zamjenjuje vremenskim razdvajanjem (Biondić i
Ivaniš, 2009).
-
6
Pri pročišćavanju otpadnih voda radnje i postupci koji se
primjenjuju na uređaju za
biološko pročišćavanje najčešće se razvrstavaju kao: prethodno
čišćenje (preliminarno), prvi
(primarni), drugi (sekundarni) i treći stupanj čišćenja
(tercijarni). Prethodnim stupnjem
čišćenja iz otpadnih voda uklanjaju se krupne plutajuće otpadne
tvari, pijesak i šljunak. Nakon
uklanjanja suspendiranih čestica i koloidno disperznih čestica
koje se mogu taložiti, preostale
netaložive koloidne čestice i razgrađene organske tvari
uklanjaju se iz vode tzv. sekundarnim
pročišćavanjem, a to se najčešće izvodi biološkim postupcima
pročišćavanja. Prikazan je
protok onečišćene vode kroz biološki pročišćivač otpadnih voda
(slika 3.). Biološki postupci
čišćenja otpadnih voda upotrebljavaju se za pretvorbu raspršene
i otopljene organske tvari u
stanično tkivo (biomasu), plinove i nerazgradivi ostatak.
Mikroorganizmi koriste organsku
tvar kao hranu za izgradnju svojih stanica, a stanična se masa
taloženjem odvaja od vode.
Ostatak mrtvih i živih stanica, kao i nerazgrađene tvari kod
bioloških postupaka čišćenja
otpadnih voda naziva se "biološki mulj". U uređajima za biološko
čišćenje voda
mikroorganizmi mogu biti raspršeni u vodi (aktivni mulj) ili
pričvršćeni na kruta tijela,
a njihova uloga u biološkim postupcima pročišćavanja otpadnih
voda prikazana je u tablici 2.
(Tedeschi, 1997).
Tablica 2. Pregled glavnih bioloških postupaka u pročišćavanju
otpadnih voda
(Tedeschi, 1997).
-
7
Biološki postupci pročišćavanja otpadnih voda mogu se odvijati u
aerobnim uvjetima
(aktivni mulj, prozračena laguna, prokapnici, biološke
cjediljke, okretni biološki nosači) ili u
anaerobnim uvjetima (npr. anaerobne stabilizacijske bare,
anaerobne cjediljke). Anaerobna
obrada otpadnih voda razlikuje se od konvencionalnog aerobnog
tretmana. Odsutnost kisika
dovodi do kontrolirane pretvorbe kompleksnih organskih
onečišćenja, prvenstveno na ugljični
dioksid i metan. Anaerobni tretman ima povoljne učinke kao što
su uklanjanje visokog
organskog opterećenja, niska proizvodnja mulja, uklanjanje
velikog broja patogena,
proizvodnja plina – bioplin i niska potrošnja energije
(Eikelboom, Buijsen, 1987).
Slika 3. Shematski prikaz biološkog pročišćivača otpadnih
voda
-
8
2.1. Pročiščivaći otpadnih voda u Hrvatskoj
Iako izgradnja kanalizacijske mreže pokazuje trend rasta,
stupanj pročišćavanja
otpadnih voda prikupljenih sustavom javne odvodnje nije
zadovoljavajući. Provodi se
većinom prvi, najniži stupanj pročišćavanja – mehaničko
pročišćavanje kojim se otklanja
najmanji postotak onečišćivača (uklanjanje pijeska i šljunka,
krupnih, raspršenih i plutajućih
otpadnih tvari). Slika 4. na kojoj se vidi porast broja
mehaničkih pročišćivača otpadnih voda,
dok je broj bioloških i kombiniranih pročišćivača otpadnih voda
vrlo mali.
Slika 4. Prikaz pročišćavanja otpadnih voda iz sustava javne
odvodnje
(izvor: Državni zavod za statistku – DZS; Okoliš na dlanu,
2006).
Prvi klasični mehaničko – biološki uređaj za pročišćavanje
otpadnih voda u Republici
Hrvatskoj izgrađen je u Velikoj Gorici 1975. godine i
rekonstruiran je 1986. godine,
kapaciteta je 35.000 ekvivalent stanovnika (ES). Tablica 3. i
slika 5. prikazuju uređaje za
pročišćavanje otpadnih voda s obzirom na stupnjeve pročišćavanja
i kapacitet ekvivalenta
stanovnika u Republici Hrvatskoj.
-
9
Tablica 3. Prikaz uređaja za pročišćavanje otpadnih voda s
obzirom na stupnjeve
pročišćavanja i kapacitet ekvivalent stanovnika u RH
(http://www.voda.hr).
UREĐAJI ZA PROČIŠĆAVANJE OTPADNIH VODA U RH
KAPACITET
ES 0 – 2.000 2.000 – 10.000 10.000 – 15.000 15.000 – 150.000
> 150.000
PRETHODNI
STUPANJ 2 9 5 10 2
I STUPANJ 1 9 9
II STUPANJ 28 16 2 6 3
III STUPANJ 1
31 34 7 26 5
UKUPNO 31 72
Slika 5. Prikaz uređaja za pročišćavanje otpadnih voda u
Republici Hrvatskoj
podjeljenih prema stupnjevima pročišćavanja otpadnih voda
(http://www.voda.hr).
-
10
2.1.1. Centralni uređaj za pročišćavanje otpadnih voda grada
Zagreba – CUPOVZ
U skladu sa zakonskom obvezom o zaštiti voda te međunarodnoj
Konvenciji o
suradnji na zaštiti i održivoj uporabi rijeke Dunav, kao i
činjenicom da Grad Zagreb nije
mogao provesti potrebnu zaštitu voda i vodocrpilišta zbog
blizine kanalizacijskog sustava,
bila je nužna izgradnja infrastrukturnih objekata s Centralnim
uređajem za pročišćavanje
otpadnih voda grada Zagreba (http://www.zagreb.hr, slika 6).
Uređaj za mehaničko pročišćavanje otpadnih voda počeo je s radom
u travnju 2004., a
radovi na izgradnji objekata za biološko pročišćavanje otpadnih
voda, odnosno centralnog
uređaja za pročišćavanje otpadnih voda grada Zagreba započeli su
1. prosinca 2004., završeni
su u rujnu 2007. Kapacitet izgrađenog uređaja iznosi 1,2
milijuna ES, a može se prema
potrebi proširiti na 1,5 milijuna ES. Sastoji se od postrojenja
za mehaničko i biološko
pročišćavanje otpadnih voda i mulja. U biološkom pročišćavanju
otpadnih voda primjenjuje
se i postupak anaerobnog truljenja (digestije) mulja, pri tome
nastaje bioplin koji se u parnoj
termoelektrani koristi za proizvodnju termičke i električne
energije koja se ponovo koristi u
postupku pročišćavanja (www.zov-zagreb.hr).
Slik
a 6. Prikaz centralnog uređaja za pročišćavanje otpadnih voda
grada Zagreba
-
11
3. Mikrofauna aktivnog mulja
3.1 Protozoa
Protozoa (praživotinje) su raznolika skupina jednostaničnih
eukariotskih organizama
veličine od 2µm do više od 4500µm, od kojih su mnogi pokretni
dok su neki sesilni. Iako ne
postoji točna definicija pojma protozoa, često se odnosi na
jednostanične heterotrofne protiste,
npr. amebe i trepetljikaše. U aktivnom mulju protozoa se hrane
organskim tvarima iz
vodenog medija ili drugim živim organizmima. Hraneći se
bakterijama iz mulja doprinose
boljem taloženju mulja i većoj prozirnosti vode iznad mulja.
Protozoima pripadaju bičaši
(Mastigophora ili Flagellata), sluzavci (Sarcodina),
trepetljikaši (Ciliophora), truskovci
(Sporozoa ili Apicomplexa) i Cnidospora, s time da su posljednje
dvije skupine isključivo
endozoički paraziti (Habdija i sur., 2004). Protozoa mogu biti
pokretni, npr. slobodno
plivajući ili sesilni, tj. vezani za podlogu te čine 5% biomase
aktivnog mulja od čega su
najzastupljeniji trepetljikaši i bičaši. Dobri su indikatori
opskrbljenosti kisikom u aktivnom
mulju i osjetljivi su na toksične tvari. U ovom poglavlju navest
ću najčešće svojte i vrste
protozoa koje nalazimo u aktivnom mulju i njihova indikatorska
obilježja.
-
12
Od Sarcodina, Aracella pamphagus dolazi u većim količinama u
mulju koji dobro
radi. Njegovo prisutstvo u mulju ukazuje na gubitak
nitrifikacijske sposobnosti. Krupne
amebe, Amoeba proteus i Arcella vulgaris, razvijaju se u znatnim
količinama u mulju kojeg
karakteriziraju guste kompaktne flokule i prozirna voda nad
aktivnim muljem (Eikelboom,
Buijsen, 1987).
Slika 7. Slika diferencijalno interferencijskog mikroskopa
Amoeba proteus (a),
povećanje 75x, Arcella vulgaris (b), povećanje 75x
(http://www.arcella.nl/Arcella)
Trepetljikaši (Ciliata) su idealni indikatori za rano ukazivanje
promjena u vodenom
ekosustavu (Nicolau i sur., 2001). Od trepetljikaša papučice,
Paramecium sp. (slika 8.) u
aktivnom mulju nestaju pri nagloj promjeni sastava otpadne vode,
npr. količina toksičnih
tvari, koncentracija otopljenog kisika, nedostatak hranjivih
tvari. Vrsta Pramecium caudatum
otporna je na nedostatak kisika, a hrani se i fekalnim
kolifirmima, pa tako utječe na njihovo
smanjenje u otpadnim vodama, npr. vrste Escherichia coli
(Eikelboom i Buijsen, 1987).
Slika 8. Papučica (Paramecium sp.), fazno kontrastni
mikrokop,
povećanje 400x (http://www.sciencephoto.com)
-
13
Pričvršćeni trepetljikaši, npr. Vorticella convallaria i
Carchesium sp., razvijaju se u
znatnim količinama u nitrificirajućem mulju. Pri regenereaciji
mulja njihova pojava ukazuje
na uspostavljanje prvobitnih svojstava, odnosno stabilne uvjete
s dosta kisika u aktivnom
mulju. Pri nedostaku kisika Vorticella se otkida od drška i
prelazi u slobodno plivajući oblik
''telotrex'' s posteriornim vijencem trepetljika. Pojava vrste
Vorticella microstoma ukazuje na
preopterećeni mulj s nedostatakom kisika. Vrste Opercularia
coarctata i O. glomerata
prisutne su u aktivnom mulju u različitim koncentracijama. Pri
povećanom opterećenju
toksičnim tvarima jedinke se skupljaju i prelaze u ciste. Kod
narušavanja režima čišćenja,
promjene pH, temperature ili sastava otpadne vode, jedinke bubre
i ugibaju (Eikelboom i
Buijsen, 1987).
Slika 9. Vorticella microstoma Slika 10. Opercularia
coarctata
(http://www.maristasgranada.net)
(http://starcentral.mbl.edu)
-
14
Slobodno plivajući trepetljikaši, primjerice vrste rodova
Oxytricha (slika 11.) , i
Colpidium. Nedostatak kisika na njih ne utječe, pa njihova
prisutnost ukazuje na
preopterećenost mulja i preveliku prisutnost organskih čestica
(Eikelboom, Buijsen, 1987).
Slika 11. Mikroskopska slika Oxytricha sp.
(http://www.friendsofwarnhamlnr.org.uk)
Vrste roda Aspidisca (slika 12.), prisutne su gotovo uvijek u
aktivnom mulju. U
zimskim uvjetima postižu veliku brojnost u odsutnosti sitnih
ameba što ukazuje na dobru
kvalitetu mulja. Za vrijeme ljeta njen razvoj govori o dubokoj
nitrifikaciji i slaboj kvaliteti
mulja.
Slika 12. Aspidisca sp.
(http://starcentral.mbl.edu)
Prvi znak povećanja toksičnosti u aktivnom mulju je smanjeno
kretanje trepetljikaša.
Zatim slijedi naglo povećanje brojnosti bičaša i slobodno
plivajućih trepetljikaša što uzrokuje
raspadanje flokula aktivnog mulja i ukazuje na preopterećenost
sustava (Eikelboom i Buijsen,
1987).
-
15
3.2. Metazoa
Pod pojmom metazoa podrazumijevamo višestanične eukariotske
organizme. U
aktivnom mulju, od metazoa prisutni su u najvećoj mjeri kolnjaci
(Rotifera / Rotatoria), oblići
( Nematoda) i maločetinaši (Oligochaeta).
Oblići (Nematoda) svojim načinom kretanja (savijanje tijela) i
rovanjem u potrazi za
hranom omogućuju ili pospješuju difuziju kisika u strukturi
flokula potičući mikrobiološku
aktivnost. Izvrsni su indikatori i najmanjih promjena u aktivnom
mulju, kao npr. promjena u
koncentraciji otopljenog kisika u otpadnoj vodi. Veliki broj
oblića ukazuje na postojanje
stagnacijskih zona u uređaju za pročišćavanje koje su uzrokovane
nedovoljnom aeracijom
(Eikelboom i Buijsen, 1987).
Slika 13. Oblić – Nematoda
(http://water.me.vccs.edu)
Kolnjaci (Rotifera) su vezani za bentonsku zajednicu kao
polusesilni i sesilni oblici
vezani za bentonske zajednice, a drugi su se prilagodili životu
u planktonskoj zajednici.
Kolnjaci, kao npr. vrste rodova Phylodina i Notommata, prisutni
su često u aktivnom mulju i
njihova uloga je stabiliziranje količine organskih čestica.
Hraneći se organskim česticama
doprinose stabilizaciji flokula, stimulaciji bakterijske
aktivnosti, recikliranju mineralnih tvari
te povećanju koncentracije kisika
(water.me.vccs.edu/courses/).
Preopterećenje mulja i nedostatak kisika na njih ne utječe.
Nalazimo ih u starijem
mulju jer im je potrebno više vremena za rast, razvoj i
povećanje biomase. Veliki broj
kolnjaka i pričvršćenih trepetljikaša ukazuje na stabilne uvjete
s dosta kisika u aktivnom
mulju. Iznenadno isčezavanje kolnjaka, pojava mrtvih i
nabubrenih jedinki ukazuje na naglu
promjenu uvjeta (pH otpadne vode, povišenom sadržaju SO2) u
uređaju za pročišćavanje
otpadnih voda.
-
16
Slika 15. Phylodina sp.
(http://www.savalli.us)
Maločetinaši (Oligocheta), poput Aeolosoma i Nais dobro se
razvijaju u starijem
nitrificiranom mulju.
Slika 14. Aeolosoma sp.
(http://wormworld11.wikispaces.com)
-
17
4. Procjena kvalitete aktivnog mulja temeljem analize
biotičke
komponente i mikrofaune
Cilj klasifikacije i procjene kvalitete aktivnog mulja je
razumijevanje biologije
mikroorganizama koji sačinjavaju aktivni mulj za uspješno
provođenje tehnološkog
pročišćavanja vode. Postoje različite metode istraživanja
kvalitete aktivog mulja. Najćešće se
koristi mikroskopska metoda, odnosno utvrđivanje sadržaja
aktivnog mulja putem
mikroskopske analize uzoraka. Osim mikroskopske analize
kvaliteta aktivnog mulja
procjenjuje se putem fizikalno – kemijskih analiza, analiza
toksičnosti kultura i istraživanja in
vitro (Mahassen i sur.,2010).
Mikroskopski pregled mulja uključuje više različitih postupaka,
kao npr. procjenu
flokula (broj i vizualne karakteristike flokula; oblik,
struktura, veličina, čvrstina, postojanost),
procjenu filamentoznog rasta (abudanciju) prema prijedlogu za
subjektivnu procjenu brojnosti
filamenata, identifikaciju filamenata po Eikelbloom-u i
kvalitativan i kvantitativan sastav
prisutnih Protozoa i Metazoa (Eikelbloom, 2000; Jenkins,
Richards et Diagger, 2004).
S obzirom na određenu vrstu flokula, izgled vode iznad aktivnog
mulja i sastav
mikroorganizama koji se nalaze u aktivnom mulju, aktivni mulj se
kvalitativno klasificira
(Reh i Buger, 2007).
Kad biospremnik dobro radi voda iznad aktivnog mulja je
prozirna, a mulj čine
kompaktne i guste flokule koje se talože u obliku krupnih
flokula,što uzrokuje brzu
sedimentaciju. Takav mulj naziva se dobar mulj i u njemu
nalazimo veće količine različitih
jednostavnih protozoa podjednako zastupljenih u brojnosti.
Uvijek su prisutne svojte:
Aspidisca sp., Aracella pamphagus, dok rijetko pronalazimo
bičaše i sitne amebe,
Lionotus sp., Podophrya sp. i Vorticella microstoma.
Mulj iz regeneratora kod zadovoljavajuće aeracije sadrži krupne
flokule koje se brzo
talože, a voda iznad aktivnog mulja je prozirna. U takvom
aktivnom mulju količinski
prevladavaju trepetljikaši iz skupine Peritricha (Carchesium,
Vorticella convallaria,
Opercularia) nad plivajućim trepetljikašima. Brojnost Peritricha
i vrsta roda Zooglea veća je
nego u mulju biospremnika (Eikelboom i Buijsen, 1987).
-
18
Mulj kod nedovoljne regeneracije karakteriziraju flokule mulja
koje se raspadaju na
manje dijelove, a voda iznad aktivnog mulja je mutna jer sadrži
neistaloženi mulj. U aktivnom
mulju prevladavaju krupni i slobodnoplivajući trepetljikaši,
npr. vrste rodova Vorticella i
Opercularia. Do optimalnog učinka aktivnog mulja dolazi kada je
uspostavljena ravnoteža
između slobodno plivajućih i pričvršćenih trepetljikaša te
kolnjaka. Prekomjeran broj bičaša,
ameba ili slobodno plivajućih trepetljikaša pokazatelj visoke
koncentracije organske tvari, dok
prekomjeran broj pričvršćenih trepetljikaša, kolnjaka i drugih
viših oblika života ukazuje na
malu koncentraciju organske tvari u aktivnom mulju (Mahassen i
sur.,2010).
U dezintegriranom mulju flokule su rahle, a voda iznad aktivnog
mulja sadrži
neistaloženi mulj. U dezintegriranom aktivnom mulju protozoa
postupno nestaju, postaju
providni i nestaju im probavni mjehurići. Trepetljikaši i
kolnjaci postepeno prelaze u ciste.
Nitrificirani mulj karakteriziraju rahle flokule koje se nakon
taloženja raspadaju, a
voda iznad aktivnog mulja je neprozirna. U ovom mulju prisutne
su znante količine kolnjaka
Callidina, Rotatoria i dr. Brojčano prevladavaju Peritricha
(Vorticella convallaria,
Carchesium, Aracella) i krupne amebe. Veoma je razvijena Zooglea
ramigera, dok su
maločetinaši prisutni u malom broju, a potpuno su odsutne sitne
amebe i bezbojni bičaši.
Preopterećeni mulj ima tamne i guste flokule, a voda iznad
aktivnog mulja opalescira.
Preopterećeni mulj obilježava velika brojnost bezbojnih bičaša,
sitnih ameba i trepetljikaša, a
mali broj raznih vrsta mikroorganizama (prevladavaju 2–3 vrste).
Negdje su u znatnoj
brojnosti prisutni Podophria, Chilodon, Nematodes, Vorticella
miorostoma, Opercularia te
nitaste bakterije Cladotrix i Beggiota.
Mulj pri nedostatku kisika obilježavaju male flokule koje se
raspadaju na još manje
dijelove, a voda iznad aktivnog mulja je neprozirna. U aktivnom
mulju nalazimo velik broj
različitih vrsta bičaša. Od trepetljikaša prevladava P.
caudatum, koja pokazuje veliku
izdržljivost u nedostatku kisika i sposobnost kretanja u trulom
mulju. Nepokretni kolnjaci
prelaze u latentno stanje, nitaste operkularije su nepokretne s
uvučenim trepetljikama na
disku, mulj gubi funkciju pročišćavanja. Osobito se vrste roda
Vorticella razdvajaju na
segmente koje se nakon izvjesnog vremena rasprsnu i isčezavaju
(Eikelboom i Buijsen, 1987).
-
19
Kvaliteta aktivnog mulja koja je određena mikroorganizmima i
mikrofaunom
procjenjuje se utvrđivanjem volumnog indeksa mulja SVI, (engl.
sludge volume index) SVI
izračuna se kao omjer volumena istaloženog mulja nakon 30 minuta
(ml) i umnoška početnog
volumena ispitivanog mulja (l) i koncentracije suhe tvari
biomase prije početka ispitivanja.
Niska vrijednost ovog indeksa ukazuje na mulj dobre kvalitete
dok visoka vrijednost ukazuje
na mulj loše kvalitete. Slika 16. prikazuje dobru kvalitetu
aktivnog mulja jer je volumni
indeks mulje nizak. Volumni indeks mulja ovisi o sastavu otpadne
vode i karakteristikama
aeracijskog bazena. Visok udio biorazgradivih tvari koje su
sadržane u nekim kućanskim i
industrijskim vodama mogu dati veće SVI vrijednosti. Dobar mulj
pokazuje SVI vrijednosti
manje od 100 ml/g. Kod vrijednosti 80-140 ml/g taloživost mulja
je dobra, a kod vrijednosti
150 -200ml/g slaba (http://www.scribd.com).
Slika 16. Prikaz mulja dobre kvalitete
(http://web.deu.edu.tr)
Dobro razvijena i zdrava mikrofauna aktivnog mulja osnovni je
preduvjet za uspješno
izvođenje procesa degradacije, hidrolize, oksidacije i redukcije
na koji su temelj uklanjanja
organskih čestica iz otpadnih voda.
-
20
4. Literatura Amaral A.L., M da Motta, Pons M.N., Vivier H.,
Roche N., Mota M. And Ferreira
E.C., 2004. Survey of Protozoa and Metazoa populations in
wastewater
treatment plants by image analysis and discriminant
analysis.
Environmetrics,15, 381-390.
Biondić D. i Ivaniš Z., 2009. Pregled stanja i smjernice razvoja
odvodnje i
pročišćavanja komunalnih otpadnih voda u Republici Hrvatskoj,
Hrvatske
vode (http://www.wfdcroatia.eu/userfiles/file/UWWTD_WFD/
presentations/02-Current%20status_Biondic.pdf)
Dunpath K., Presence of protozoa and metazoa in activated sludge
during favourable
and unfavourable conditions
(http://www.ewisa.co.za/literature/files/457%20Dunpath.pdf)
Eikelboom E., Buijsen H. J. J., 1987. Handbuch für die
mikroskopische
Schlammuntersuchung, Hirthammer, München, pp. 91
Ghanizadeh G, Sarrafpour R, 2001. The Effects of Temperature and
Ph on Settlability
of Activated Sludge Flocs. Iranian J. Publ. Health, 30,
139-142.
Habdija I., Primc Habdija B., Radanović I., Vidaković J.,
Kučinić M., Špoljar M.,Matoničkin R. i Miliša M., 2004. Protista –
Protozoa i Matazoa – Invertebrata funkcionalna građa i praktikum,
Samobor: Meridijani, 61 – 96.
Mahassen M. El-Deeb G., Thabet F. Ahmed Sakran, Eman E.I.
Ibraheem El-
Tahaway, 2010. Efficiency Evaluation of a wastewater Treatment
Plant by
Activated Sludge, INSI Publication
Nicolau A., Dias N., Mota M., Lima N., 2001. Trends in the use
of protozoa in the
assessment of wastewater treatment, Res.Microbiol.152,
621-630.
Reh Ž., Buger B., 2007. Ekonomski značaj bioloških analiza
aktivnog mulja u
vođenju tehnološkog procesa prečišćavanja otpadnih voda, Zbornik
radova
Ekoist 07
Tedeschi S., 1997. Zaštita voda, Hrvatsko društvo građevinskih
inženjera, Sveučilišna
tiskara, Zagreb, pp. 113 – 234.
http://www.webgradnja.hr/clanci/bioloski-prociscivaci-otpadnih-voda-klasicni-oblici
Okoliš na dlanu (2006)
Zagrebačke otpadne vode ( www.zov-zagreb.hr )
Ekologija biološki procesi
http://www.abcwua.org/education/SWRP6_MicroActivity.html -
tablica/slike
-
21
http://www.scribd.com/doc/48409603/109/Ecology
http://en.wikipedia.org/wiki/Protozoa
http://www.engitech.com
(http://www.zagreb.hr)
http://www.scribd.com/doc/79438183/Atv-Standard
-
22
6. Sažetak
Razvojem tehnologije i društva povećava se i potreba za
pročišćavanjem otpadnih
voda. Iako je pročišćavanje, zbog očuvanja vodenih resursa,
neophodno, radi se o vrlo
skupom postupku, pa je samim time njegova primjena vrlo mala.
Aktivni mulj je flokularna
tvorevina koja se sastoji od bakterija, protozoa, metazoa i
suspendiranih čestica organske
tvari. U biološkom pročiščavanju voda najveću ulogu imaju
bakterije zatim protozoa i
metazoa. Uloga tih organizama očituje se u postupku
pročišćavanja vode, u kojem u svoju
biomasu ugrađuju organske tvari iz otpadne vode i stvaraju kao
produkt plinove i nerazgradivi
ostatak. Utvrđeno je da amebe prevladavaju prilikom pokretanja
sustava, dok je prisutnost
bičaša uz amebe znak toksičnog preopterećenja sustava.
Prisutnost slobodno plivajućih
trepetljikaša je indikator dobrog operativnog sustava.
Pričvršćeni trepetljikaši su dobri bio-
indikatori toksičnosti jer prelaze u slobodno plivajuće oblike
kada su izloženi nepovoljnim
uvjetima. Kolnjaci su znak stabilnog aktivnog mulja i nalazimo
ih tijekom povoljnih uvjeta.
Svaka od ovih vrsta govori o različitoj vrsti opterećenja
sustava za pročišćavanje otpadnih
voda. S obzirom da biološka aktivnost mikroorganizama ovisi o
nizu parametara
(temperatura, pH, koncentracija otopljenog kiska, vrsti i
koncentraciji otopljenih tvari) izvrsni
su indikatori kvalitete aktivnog mulja, jer njihova brojnost i
raznolikost govori i o sposobnosti
pročišćavanja otpadnih voda aktivnim muljem.
Aktivni mulj, protozoa, metazoa, biološki pročišćivači, otpadne
vode
-
23
7. Summary
Development of technology and society is increasing the need for
wastewater
treatment. Although the treatment plant it is necessary in order
to preserve water resources,
but it is a very expensive procedure, and therefore its use is
very small. The activated sludge
is follicular construction consisting of bacteria, protozoa,
metazoa, and suspended particles of
organic matter. The biological treatment of water have the
greatest role of bacteria and
protozoa then metazoa. The role of these organisms is reflected
in the water purification
process, which in its biomass incorporated organic matter from
wastewater and produce a
product gas and not degradable rest. It was found that the
amoebae predominate at system
startup, while the presence of flagellates to amoebae is a sign
of toxic overload the system.
The presence of free-floating ciliates is a good indicator of
the operating system. Attached
ciliates are good bio-indicators of toxicity in crossing the
free-swimming forms when exposed
to such conditions. Brachionus are a sign of a stable activated
sludge and found them during
favorable conditions. Each of these types of talks on different
kind of loading system for
wastewater treatment. Given that the biological activity of
microorganisms depends on a
number of parameters (temperature, pH, concentration of
dissolved oxygen, the type and
concentration of dissolved substances in the water) are
excellent indicators of the quality of
sludge, because of their abundance and diversity of talking
about the quality and capacity of
activated sludge wastewater treatment.
Activated sludge, protozoa, metazoa, biological purifiers, waste
water